哈工大机械设计第九章轴讲解.ppt

9.4.4 轴的结构设计 轴的径向尺寸确定 1.箱体内壁位置的确定 H=10~15mm A=b+2H A应圆整 轴的轴向尺寸确定 2.轴承座端面位置的确定 C=δ+C1+C2+(5~10)mm δ--箱体壁厚 C1、C2--螺栓扳手空间 B=A+2C 3.轴承在轴承座孔中位置的确定 Δ 值尽量小 减小支点距离 油润滑时 Δ= (3~8)mm 脂润滑时 Δ= (10~15)mm 4.轴的外伸长度的确定 (1)当轴端安装弹性套柱销联轴器时 K值由联轴器的型号确定 (2)当使用凸缘式轴承盖时 K值由连接 螺栓长度确定 (3)当轴承盖与轴端零件都不需拆卸时,一般取 K=5mm~8mm 9.5 轴的强度计算 9.5.1 轴的计算简图 1 阶梯轴简化成简支梁， 2 齿轮、带轮等传动件作用于轴上的分散力，在一般计算中，简化为集中力，力的作用点在轮缘宽度的中点。 3 作用在轴上的转矩，简化为轮缘宽度中点算起的转矩。 4 轴的支承反力的作用点：与轴承类型有关。 9.5.2 按弯扭合成强度计算 强度条件（第三强度理论、） 在计算截面上：弯曲应力σb=M/W 扭转剪应力τ=T/WT 当量应力 -----分别为对称循环、脉动循环及静应力状态下的许用弯曲应力 轴的计算 一般的转轴强度用这种方法验算。计算步骤如下： ① 轴的弯矩与扭矩分析 9.5.3 轴的安全系数校核计算 1.轴的疲劳强度安全系数的校核计算 危险剖面：指发生破坏可能性最大的剖面 校核危险剖面疲劳强度安全系数的公式为 危险剖面的可能位置：截面小、受力大、应力集中. p205 Sσ—只考虑弯矩时的安全系数； Sτ—只考虑转矩时的安全系数； σ-1τ-1——材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限 kσ,,kτ——弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数 ε σ ετ——零件的绝对尺寸系数 β——表面质量系数， ψ σ ψτ——把弯曲时和扭转时轴的平均应力折算为应力幅 的等效系数 σaσm——弯曲应力的应力幅和平均应力 τaτm——扭转剪应力的应力幅和平均应力 [S]——许用疲劳强度安全系数 扭剪应力的循环特性: 弯曲应力的循环特性: 2.静强度的安全系数校核计算 静强度安全系数条件: 式中：[S]0——许用静强度安全系数 σsτs——材料的抗拉和抗剪屈服极限 σ max,τmax——尖峰载荷时轴的最大弯曲应力和扭转剪应力 S0 σ S0 σ——只考虑弯矩和只考虑转矩时的安全系数 若强度不够：换材料、增大尺寸、热处理、修改结构 若强度富裕：想要减小尺寸时，要综合考虑刚度、结构等要求 许用安全系数： 查P208表9.13 应力集中系数： 影响因素： 圆角半径 键槽、孔 过盈配合 表面质量系数： 影响因素： 表面强化处理 表面粗糙度 腐蚀情况 尺寸系数： 影响因素： 尺寸大小 材料性能 9.6 轴的刚度计算 设计时轴的刚度条件为 一、弯曲变形计算 等直径轴的挠曲线近似微分方程 对于阶梯轴，其当量直径 二、扭转变形计算 等直径轴扭转角 阶梯轴 做一次积分得偏转角方程，做二次积分得挠曲线方程，根据边界条件可得θ、y 三、轴的振动及振动稳定性的概念 ◆ 轴是一弹性体，旋转时，会产生弯曲振动、扭转振动及纵向振动。 ◆ 当轴的振动频率与轴的自振频率相同时，就会产生共振。 ◆ 共振时轴的转速称为临界转速。 ◆ 临界转速可以有很多个，其中一阶临界转速下振动最为激烈，最为危险， 　　一般通用机械中的轴很少发生共振。若发生共振，多为弯曲共振。 一阶临界转速 g为重力加速度 y0为轴在圆盘处的静挠度 ◆ 刚性轴：工作转速低于一阶临界转速的轴； ◆ 挠性轴：工作转速超过一阶临界转速的轴； 　　一般情况下，应使轴的工作转速n0.85nc1，或1.5 nc1n0.85 nc2。满足上述条件的轴就是具有了弯曲振动的稳定性。 轴的动画\轴的结构改错1.swf结构分析1 轴的设计实例 一、轴的结构分析 　　轴的结构应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上 的零件应便于装拆和调整，轴应具有良好的制造工艺性等。下面通过一 具体轴系结构的改错加以说明。 　 轴的结构分析2 装配过程演示 二、装配顺序演示 　　轴上装有多种零件时，各零件有其正确的装配顺序，下面通过一 具体实例来说明装配顺序。 三、轴的设计实例 　　轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容，下面通过设 计一个圆锥─圆柱齿轮减速器的输出轴来说明一具体轴的设计内容。 轴的动画\轴设计例题.swf设计实例 机电工程学院 张锋 《机械设计》第九章 9.1.1 轴的分类 9.1 轴的概述 轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 1 按照承受载荷的不同，轴可分为： ◆ 转　轴─同